1、高中物理學史nuebhm 10級 分類： 理工學科 被瀏覽2731次 2013.03.14 檢舉 課改區(qū)高中物理學史，麻煩去百.度幫忙整理下粘過來，格式簡潔點的，越多越好，不怕多就怕缺，謝啦！dwac6ca2 采納率：44% 11級 2013.03.15 物理學是研究物質及其行為和運動的科學。它是最早形成的自然科學之一，如果把天文學包括在內則有可能是名副其實歷史最悠久的自然科學。最早的物理學著作是古希臘科學家亞里士多德的物理學。 形成物理學的元素主要來自對天文學、光學和力學的研究，而這些研究通過幾何學的方法統(tǒng)合在一起形成了物理學。這些方法形成于古巴比和古希臘時期，當時的代表人物如數(shù)學家阿基米德

2、和天文學家托勒密；隨后這些學說被傳入阿拉伯世界，并被當時的阿拉伯科學家海什木等人發(fā)展為更具有物理性和實驗性的傳統(tǒng)學說；最終這些學說傳入了西歐，首先研究這些內容的學者代表人物是羅吉爾·培根。然而在當時的西方世界，哲學家們普遍認為這些學說在本質上是技術性的，從而一般沒有察覺到它們所描述的內容反映著自然界中重要的哲學意義。而在古代中國和印度的科學史上，類似的研究數(shù)學的方法也在發(fā)展中。 在這一時代，包含著所謂“自然哲學”（即物理學）的哲學所集中研究的問題是，在基于亞里士多德學說的前提下試圖對自然界中的現(xiàn)象發(fā)展出解釋的手段（而不僅僅是描述性的）。根據(jù)亞里士多德以及其后蘇格拉底的哲學，物體運動是

3、因為運動是物體的基本自然屬性之一。天體的運動軌跡是正圓的，這是因為完美的圓軌道運動被認為是神圣的天球領域中的物體運動的內在屬性。沖力理論作為慣性與動量概念的原始祖先，同樣來自于這些哲學傳統(tǒng)，并在中世紀時由當時的哲學家菲洛彭洛斯、伊本·西那、布里丹等人發(fā)展。而古代中國和印度的物理傳統(tǒng)也是具有高度的哲學性的。 力學的歷史背景 力學是最原始的物理學分支之一，而最原始的力學則是靜力學。靜力學源于人類文明初期生產勞動中所使用的簡單機械，如杠桿、滑輪、斜面等。古希臘人從大量的經驗中了解到一些與靜力學相關的基本概念和原理，如杠桿原理和阿基米德定律。但直至十六世紀后，資本主義的工業(yè)進步才真正開始為西

4、方世界的自然科學研究創(chuàng)造物質條件，尤其于地理大發(fā)現(xiàn)時代航海業(yè)興起，人類鉆研觀測天文學所花費的心力前所未有，其中以丹麥天文學家第谷·布拉赫和德國天文學家、數(shù)學家約翰內斯·開普勒為代表。對宇宙中天體的觀測也成為了人類進一步研究力學運動的絕佳領域。1609和1619年，開普勒先后發(fā)現(xiàn)開普勒行星運動三大定律，總結了老師第谷畢生的觀測數(shù)據(jù)。 伽利略的動力學 在十七世紀的歐洲，自然哲學家逐漸展開了一場針對中世紀經院哲學的進攻，他們持有的觀點是，從力學和天文學研究抽象出的數(shù)學模型將適用于描述整個宇宙中的運動。被譽為“現(xiàn)代自然科學之父”的意大利（或按當時地理為托斯卡納大公國）物理學家、數(shù)學

5、家、天文學家伽利略·伽利萊就是這場轉變中的領軍人物。伽利略所處的時代正值思想活躍的文藝復興之后，在此之前列奧納多·達芬奇所進行的物理實驗、尼古拉斯·哥白尼的日心說以及弗朗西斯·培根提出的注重實驗經驗的科學方法論都是促使伽利略深入研究自然科學的重要因素，哥白尼的日心說更是直接推動了伽利略試圖用數(shù)學對宇宙中天體的運動進行描述。伽利略意識到這種數(shù)學性描述的哲學價值，他注意到哥白尼對太陽、地球、月球和其他行星的運動所作的研究工作，并認為這些在當時看來相當激進的分析將有可能被用來證明經院哲學家們對自然界的描述與實際情形不符。伽利略進行了一系列力學實驗闡述了他關于運

6、動的一系列觀點，包括借助斜面實驗和自由落體實驗批駁了亞里士多德認為落體速度和重量成正比的觀點，還總結出了自由落體的距離與時間平方成正比的關系，以及著名的斜面理想實驗來思考運動的問題。他在1632年出版的著作關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話中提到：“只要斜面延伸下去，球將無限地繼續(xù)運動，而且不斷加速，因為此乃運動著的重物的本質?！?，這種思想被認為是慣性定律的前身。但真正的慣性概念則是由笛卡爾于1644年所完成，他明確地指出了“除非物體受到外因作用，否則將永遠保持靜止或運動狀態(tài)”，而“所有的運動本質都是直線的”。 伽利略在天文學上最著名的貢獻是于1609年改良了折射式望遠鏡，并借此發(fā)現(xiàn)了木星的

7、四顆衛(wèi)星、太陽黑子以及金星類似于月球的相。伽利略對自然科學的杰出貢獻體現(xiàn)在他對力學實驗的興趣以及他用數(shù)學語言描述物體運動的方法，這為后世建立了一個基于實驗研究的自然哲學傳統(tǒng)。這個傳統(tǒng)與培根的實驗歸納的方法論一起，深刻影響了一批后世的自然科學家，包括意大利的埃萬杰利斯塔·托里拆利、法國的馬林·梅森和布萊茲·帕斯卡、荷蘭的克里斯蒂安·惠更斯、英格蘭的羅伯特·胡克和羅伯特·波義耳。 牛頓三大定律和萬有引力定律 艾薩克·牛頓，1687年，英格蘭物理學家、數(shù)學家、天文學家、自然哲學家艾薩克·牛頓出版了自然哲學的數(shù)學原理一書，

8、這部里程碑式的著作標志著經典力學體系的正式建立。牛頓在人類歷史上首次用一組普適性的基礎數(shù)學原理牛頓三大運動定律和萬有引力定律來描述宇宙間所有物體的運動。牛頓放棄了物體的運動軌跡是自然本性的觀點（例如開普勒認為行星運動軌道本性就是橢圓的），相反，他指出，任何現(xiàn)在可觀測到的運動、以及任何未來將發(fā)生的運動，都能夠通過它們已知的運動狀態(tài)、物體質量和外加作用力并使用相應原理進行數(shù)學推導計算得出。 伽利略、笛卡爾的動力學研究（“地上的”力學），以及開普勒和法國天文學家布里阿德在天文學領域的研究（“天上的”力學）都影響著牛頓對自然科學的研究。（布里阿德曾特別指出從太陽發(fā)出到行星的作用力應當與距離成平方反比關

9、系，雖然他本人并不認為這種力真的存在）。1673年惠更斯獨立提出了圓周運動的離心力公式（牛頓在1665年曾用數(shù)學手段得到類似公式），這使得在當時科學家能夠普遍從開普勒第三定律推導出平方反比律。羅伯特·胡克、愛德蒙·哈雷等人由此考慮了在平方反比力場中物體運動軌道的形狀，1684年哈雷向牛頓請教了這個問題，牛頓隨后在一篇9頁的論文（后世普遍稱作論運動）中做了解答。在這篇論文中牛頓討論了在有心平方反比力場中物體的運動，并推導出了開普勒行星運動三定律。其后牛頓發(fā)表了他的第二篇論文論物體的運動，在這篇論文中他闡述了慣性定律，并詳細討論了引力與質量成正比、與距離平方成反比的性質以及引力

10、在全宇宙中的普遍性。這些理論最終都匯總到牛頓在1687年出版的原理一書中，牛頓在書中列出了公理形式的三大運動定律和導出的六個推論（推論1、2描述了力的合成和分解、運動疊加原理；推論3、4描述了動量守恒定律；推論5、6描述了伽利略相對性原理）。由此，牛頓統(tǒng)一了“天上的”和“地上的”力學，建立了基于三大運動定律的力學體系。 牛頓的原理（不包括他的數(shù)學處理方法）引起了歐洲大陸哲學家們的爭議，他們認為牛頓的理論對物體運動和引力缺乏一個形而上學的解釋從而是不可接受的。從1700年左右開始，大陸哲學和英國傳統(tǒng)哲學之間產生的矛盾開始升級，裂痕開始增大，這主要是根源于牛頓與萊布尼茲各自的追隨者就誰最先發(fā)展了微

11、積分所展開的唇槍舌戰(zhàn)。起初萊布尼茲的學說在歐洲大陸更占上風（在當時的歐洲，除了英國以外，其他地方都主要使用萊布尼茲的微積分符號），而牛頓個人則一直為引力缺乏一個哲學意義的解釋而困擾，但他在筆記中堅持認為不再需要附加任何東西就可以推論出引力的實在性。十八世紀之后，大陸的自然哲學家逐漸接受了牛頓的這種觀點，對于用數(shù)學描述的運動，開始放棄作出本體論的形而上學解釋。 牛頓的絕對時空觀 牛頓的理論體系是建立在他的絕對時間和絕對空間的假設之上的，牛頓對時間和空間有著如下的理解：“ 絕對的、真正的和數(shù)學的時間自身在流逝著，而且由于其本性而在均勻地、與任何外界事物無關地流逝著。 ” “ 絕對空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的。 ” 牛頓， 自然哲學的數(shù)學原理 牛頓從絕對時空的假設進一步定義了“絕對運動”和“絕對靜止”的概念，為了證明絕對運動的存在性，牛頓還在1689年構思了一個理想實驗，即著名的水桶實驗。在水桶實驗中，一個注水的水桶起初保持靜止。當它開始發(fā)生轉動時，水桶中的水最初仍保持靜止，但隨后也會隨著水桶一起轉動，于是